CN109163898A - 一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法，属于旋转机械设备横倾实验技术领域，本发明为了解决目前没有可以用来模拟船舶摇摆的转子系统实验装置的问题。驱动液压缸固定在工作平台上，摇杆的一端与工作平台铰接于C点，且位于驱动液压缸的输出端的一侧，摇杆的另一端与底座固定连接于A点，驱动液压缸输出端上的活塞杆与连杆的一端铰接于D点，连杆的另一端与摇杆铰接于B点，且连杆和摇杆可重叠。本发明的一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法可通过液压控制的传动摆动装置，从而控制底板的左右摆动，进而模拟转子系统的横倾、纵倾等工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种试验装置及方法，具体涉及一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法，属于旋转机械设备横倾实验技术领域。
背景技术
船舶在海上航行时，在外力或内力因素作用下使正浮时浮力与重力不共线，这会使得船舶发生前后、左右倾斜，两舷的吃水产生不同，造成船舶纵倾或横倾。摇摆特性会使船用旋转机械动力设备展现出不同的动态特性，影响其稳定性与可靠性，甚至诱发故障。因此建立一种模拟船用旋转机械摇摆性的实验模拟装置具有重大工程实际意义与指导作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法，以解决上述技术问题。
一种基于模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置的受力分析方法，包括以下步骤：
步骤1，建立模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，确定影响船用旋转机械摇摆性的因素；
步骤2，通过步骤1中确定的影响船用旋转机械摇摆性的因素和力矩定理，建立各点受力关系公式；
步骤3，根据步骤2中各点受力关系公式推导机构准静态受力分析方程；
步骤4，通过步骤3获得的机构准静态受力分析方程得出试验装置的受力状态。
一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，包括驱动液压缸、活塞杆、连杆、摇杆、底座和船用旋转机械设备；
驱动液压缸固定在工作平台上，摇杆的一端与工作平台铰接于C点，且位于驱动液压缸的输出端的一侧，摇杆的另一端与底座固定连接于A点，驱动液压缸输出端上的活塞杆与连杆的一端铰接于D点，连杆的另一端与摇杆铰接于B点，且连杆和摇杆可重叠。
优选的：旋转设备包括电机、转轴、第一轴承座、圆盘和第二轴承座；
所述电机固定安装在底座上，电机的输出端与转轴的一端相连接，转轴的另一端依次穿过第一轴承座、圆盘和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座固定安装在底座上。
优选的：摇杆的上端部与底座通过多个螺栓固定连接，螺栓呈圆形分布。
本发明与现有产品相比具有以下效果：
可通过液压控制的传动摆动装置，从而控制底板的左右摆动，进而模拟转子系统的横倾、纵倾等工况；
设计的试验装置通过液压系统驱动连杆摆动机构，控制底板的左右摆动，进而模拟转子系统的横倾、纵倾工况；该装置结构简单，部件少，加工方便，传动效率高。通过液压系统可控制重载装置，并通过控制液压缸的水平位移输出，进而调节控制横倾的摆角幅度，安全可靠性与稳定性高；
摇杆与底座的固结方式采用螺栓，使两者固结配合，此方式固结，通过拆卸螺栓，旋转底座角度，可完成横摇与纵摇试验的任意转换。
附图说明
图1是本发明所述的一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置左倾状态的结构示意图；
图2是试验装置水平状态的结构示意图；
图3是试验装置右倾状态的结构示意图；
图4是底座与摇杆固结方式的结构示意图；
图5是试验装置准静态受力分析示意图。
图中：1-驱动液压缸、2-活塞杆、3-连杆、4-摇杆、41-上端部、5-底座、6-船用旋转机械设备、7-螺栓。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
如图1至图5所示，本发明所述的一种基于模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置的受力分析方法，包括以下步骤：
步骤1，建立模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，确定影响船用旋转机械摇摆性的因素；
步骤2，通过步骤1中确定的影响船用旋转机械摇摆性的因素和力矩定理，建立各点受力关系公式；
步骤3，根据步骤2中各点受力关系公式推导机构准静态受力分析方程；
步骤4，通过步骤3获得的机构准静态受力分析方程得出试验装置的受力状态。
一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，包括驱动液压缸1、活塞杆2、连杆3、摇杆4、底座5和船用旋转机械设备6；
驱动液压缸1固定在工作平台上，摇杆4的一端与工作平台铰接于C点，且位于驱动液压缸1的输出端的一侧，摇杆4的另一端与底座5固定连接于A点，驱动液压缸1输出端上的活塞杆2与连杆3的一端铰接于D点，连杆3的另一端与摇杆4铰接于B点，且连杆3和摇杆4可重叠。
进一步：旋转设备6包括电机、转轴、第一轴承座、圆盘和第二轴承座；
所述电机固定安装在底座5上，电机的输出端与转轴的一端相连接，转轴的另一端依次穿过第一轴承座、圆盘和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座固定安装在底座5上。
进一步：摇杆4的上端部41与底座5通过多个螺栓7固定连接，螺栓7呈圆形分布。
工作原理：液压缸作为驱动装置，推动活塞杆水平移动，活塞杆与连杆铰接与点A，活塞杆带动连杆摆动，连杆与摇杆铰接于点B，摇杆与地面固定铰接于点C，摇杆带动连杆绕着固定铰接点C摆动，底座与摇杆固结于点A，底座与船用旋转机械设备固结，通过摇杆带动底座，进而控制旋转机械设备摇摆性。
如图1所示，控制液压系统控制活塞杆向右推动，带动连杆逆时针摆动，连杆带动摇杆绕点C顺时针摆动，进而达到水平状态，如图2所示，继续运动最终可达到如图3所示的右倾状态。
如图3所示，控制液压系统控制活塞杆向左推动，带动连杆顺势时针摆动，连杆带动摇杆绕点C逆时针摆动，进而达到水平状态，如图2所示，继续运动最终可达到如图1所示的右倾状态。
机构中连杆的长度与摇杆BC段的长度相等，即在机构的整个运动过程中，三角形BDC均为等腰三角形。
摇杆与底座的固结方式采用如图4所示，通过螺栓使两者固结配合，通过此方式固结，通过拆卸螺栓，旋转底座角度，可完成横摇与纵摇试验的任意转换。
机构准静态受力分析如图5所示，通过受力分析与力矩定理分析，当处于平衡位置时，可得：
Gsinβ.lAC-FsinαlBC＝0
其中：α＝2β
最终可得：G.lAC-2FcosβlBC＝0
G代表底座及旋转设备的重力，F代表连杆给予摇杆的作用力，α代表连杆与摇杆的夹角，β代表连杆与竖直方向夹角，lBC代表摇杆铰接点B到铰接点C区段长度，lAC代表摇杆总长度。
通过上述准静态分析，可知，当β值较小时，活塞杆提供的力可降低，利于提高机构的传动效率。因此β值不应超过20°，即α不应超过40°，lBC的长度应大于lAC长度的三分之二。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置的受力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，确定影响船用旋转机械摇摆性的因素；
步骤2，通过步骤1中确定的影响船用旋转机械摇摆性的因素和力矩定理，建立各点受力关系公式；
步骤3，根据步骤2中各点受力关系公式推导机构准静态受力分析方程；
步骤4，通过步骤3获得的机构准静态受力分析方程得出试验装置的受力状态。
2.一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置，其特征在于：包括驱动液压缸(1)、活塞杆(2)、连杆(3)、摇杆(4)、底座(5)和船用旋转机械设备(6)；
所述驱动液压缸(1)固定在工作平台上，摇杆(4)的一端与工作平台铰接于C点，且位于驱动液压缸(1)的输出端的一侧，摇杆(4)的另一端与底座(5)固定连接于A点，驱动液压缸(1)输出端上的活塞杆(2)与连杆(3)的一端铰接于D点，连杆(3)的另一端与摇杆(4)铰接于B点，且连杆(3)和摇杆(4)可重叠。
3.根据权利要求2所述的一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法，其特征在于：所述旋转设备(6)包括电机、转轴、第一轴承座、圆盘和第二轴承座；
所述电机固定安装在底座(5)上，电机的输出端与转轴的一端相连接，转轴的另一端依次穿过第一轴承座、圆盘和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座固定安装在底座(5)上。
4.根据权利要求3所述的一种模拟船用旋转机械摇摆性的试验装置及方法，其特征在于：所述摇杆(4)的上端部(41)与底座(5)通过多个螺栓(7)固定连接，螺栓(7)呈圆形分布。
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